[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und ein System zur Erkennung von
Bränden in Räumen, insbesondere Frachträumen, Verkaufsräumen und dergleichen, wobei
elektromagnetische Strahlung über eine vorbestimmte Wegstrecke durch einen zu überwachenden
Raum geleitet und dabei wenigstens einer elektrooptischen Einrichtung zur Erfassung
von optischen Signalen zugeführt wird.
[0002] Derartige Verfahren und Systeme werden üblicherweise in Alarmmeldesystemen zur Erkennung
und Anzeige von Bränden in Räumen eingesetzt, um gezielt Schutz- und/oder Hilfsmaßnahmen
einzuleiten. Da Schutz- und/oder Hilfsmaßnahmen äußerst kostenintensiv sind, werden
an die Detektion von Rauch im Rahmen der Branderkennung erhöhte Zuverlässigkeitsanforderungen
gestellt, insbesondere im Bereich des Frachttransports mittels Flugzeugen, wo bei
Fehlalarmmeldungen durch Schutz- und/oder Gegenmaßnahmen im Frachtraum befindliche
Waren durch Brandbekämpfungsmaßnahmen beschädigt bzw. zerstört werden können und mitunter
unnötige Landemanöver anfallen können. Darüber hinaus ist es erforderlich, Rauch in
Räumen so schnell als möglich zu detektieren.
[0003] Herkömmlich im Stand der Technik eingesetzte Brandsensoren basieren in ihrer Funktionsfähigkeit
in erster Linie auf der Erkennung von Rauch. Dazu wird über eine in der Regel kurze
Wegstrecke das Auftreten von durch die Anwesenheit von Rauchpartikeln verursachten
Streulichts erfaßt. Voraussetzung für eine Detektion ist dabei eine genügend hohe
Rauchpartikelkonzentration am Ort des das Streulicht erfassenden Brandsensors, um
einen Schwellenwert zur Auslösung einer Brandmeldung zu überschreiten, insbesondere
da die bisher in Brandmeldesystemen eingesetzten Sensoren lediglich eine im wesentlichen
punktförmige Erfassung ermöglichen. Bedingt durch die in der Regel kurze Wegstrecke
muß einerseits die Brandmeldeempfindlichkeit hoch sein, andererseits muß ein genügender
Pegelabstand zum Ruheverhalten, d.h. zu den von dem Brandsensor im rauch- und/oder
feuerfreien Zustand erfaßten Signalen, vorliegen, um Fehlalarme zu vermeiden. In der
Praxis treten häufig Fehlalarme auf, und die Ansprechgeschwindigkeit auf Rauch infolge
Feuers ist sehr schwankend und genügt nicht den erhöhten Zuverlässigkeitsanforderungen.
[0004] In Anbetracht dieses Standes der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und ein System der eingangs genannten Art bereitzustellen,
welche eine Branderkennung in Räumen, insbesondere Frachträumen, Verkaufsräumen und
dergleichen, äußerst zuverlässig und schnell ermöglichen und dabei weniger störanfällig
sind.
[0005] Verfahrensseitig wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch
gelöst, daß seitens einer mit der elektrooptischen Einrichtung kommunikativ verbundenen
Recheneinrichtung anhand wenigstens eines Vergleiches von von der elektrooptischen
Einrichtung erfaßten Signalen der elektromagnetischen Strahlung mit gespeicherten
Signalen der elektromagnetischen Strahlung Abweichungen von Form und/oder Art und/oder
Intensität und/oder Lage der elektromagnetischen Strahlung bestimmt und bei Erreichen,
Unterschreiten oder Übersteigen wenigstens eines vorbestimmbaren Schwellenwertes ein
Alarmsignal erzeugt wird.
[0006] Durch den erfindungsgemäßen Vergleich der von der elektrooptischen Einrichtung erfaßten
Signale der elektromagnetischen Strahlung, vorzugsweise eines Lichtstrahls mit seitens
der Recheneinrichtung gespeicherten Signalen der elektromagnetischen Strahlung hinsichtlich
Abweichungen von Form, Art, Intensität und/oder Lage der elektromagnetischen Strahlung
ist Rauch in dem zu überwachenden Raum mit hoher Zuverlässigkeit schnell detektierbar.
[0007] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Rauch charakteristische optische
Eigenschaften aufweist, die zur Detektion von Rauch nutzbar sind. So wird Licht an
Rauchpartikeln diffus gestreut, durch Rauchpartikel absorbiert und durch Mehrfachreflexionen
an Rauchpartikeln depolarisiert. Rauch ermöglicht neben der Detektion der direkten
Strahlung des Brandherdes zusätzlich die Detektion aufsteigender Wärmeschlieren. Die
durch einen Brandherd auftretenden Effekte in Form von Rauch erlauben damit umfangreiche
Möglichkeiten der Branderkennung.
[0008] An durch Verbrennungsvorgängen verursachten Aerosolen, Rauchpartikeln in der Umgebungsluft,
wird der Lichtstrahl gestreut und mehrfach reflektiert. Dadurch wird der Querschnitt
des Lichtstrahls vergrößert. Die Querschnittsvergrößerung des Lichtstrahls wird vorteilhafterweise
anhand des Vergleichs seitens der Recheneinrichtung erfaßt und bei Überschreitung
eines bestimmten Schwellenwertes ein Alarmsignal erzeugt.
[0009] Durch Verbrennungsvorgänge verursachte Rauchpartikel in der Luft bringen eine Lichtabsorption
mit sich, die zu einer Abschwächung der Leuchtdichte des Lichtstrahls führt. Diese
Abschwächung wird vorteilhafterweise detektiert und bei Unterschreitung eines bestimmten
Schwellenwertes seitens der Recheneinrichtung ein Alarmsignal erzeugt.
[0010] Vorteilhafterweise wird eine an durch gasförmige Verbrennungsprodukte in Form von
Partikeln in der Luft, z.B. Kohlenmonoxid (CO) oder Kohlendioxid (CO
2) gegebene Bandenabsorption detektiert und bei Detektion einer Bandenabsorption ein
Alarmsignal erzeugt. Bei einer Bandenabsorption werden einzelne für die partikelförmigen
Verbrennungsprodukte in der Luft charakteristische Wellenlängen des Lichtstrahls absorbiert.
Elektromagnetische Strahlung dieser Wellenlänge fehlt dann bei der Erfassung mittels
der elektrooptischen Einrichtung. Anhand des Vergleichs wird dieses Fehlen detektiert.
Die fehlende Wellenlänge gibt Auskunft über die spezifischen Stoffeigenschaften der
zur Bandenabsorption führenden Verbrennungsprodukte in der Luft und damit Aufschluß
über einen möglichen Brand. Vorteilhafterweise sind darüber hinaus anhand der detektierten
Bandenabsorption der verbrennende Stoff, die Brandursache, oder dergleichen bestimmbar.
[0011] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird eine durch Verbrennungsvorgänge
in der Luft enthaltene Rauchpartikel verursachte Depolarisation des Lichtstrahls detektiert
und bei Überschreitung eines Schwellwertes seitens der Recheneinrichtung ein Alarmsignal
erzeugt. Vorteilhafterweise weist der von einer Lichtquelle erzeugte Lichtstrahl eine
definierte Polarisationsrichtung auf, welche vorzugsweise mit einem Polarisationsfilter
erzeugt wird. Seitens der elektrooptischen Einrichtung ist vorteilhafterweise ein
Analysator mit einer zur Polarisationsrichtung des Lichtstrahls gekreuzten Polarisationsrichtung
angeordnet. Bei Fehlen von den Lichtstrahl depolarisierenden Rauchpartikeln in der
Luft wird seitens der elektrooptischen Einrichtung aufgrund der gekreuzten Polarisationsrichtung
von Analysator und Lichtstrahl bzw. Polarisationsfilter kein Signal erfaßt, da der
polarisierte Lichtstrahl durch den Analysator gesperrt wird. Bei Depolarisation des
Lichtstrahls durch Verbrennungsprodukte in der Luft wird die Polarisationsrichtung
des Lichtstrahls teilweise gedreht, so daß dieser in der Polarisationsrichtung gedrehte
Teil des Lichtstrahls in seiner Polarisationsrichtung nicht mehr gekreuzt zur Polarisationsrichtung
des Analysators steht und diesen daher teilweise oder ganz passieren kann. Dieser
depolarisierte Anteil des Lichtstrahls wird seitens der elektrooptischen Einrichtung
erfaßt und anhand des Vergleichs bei Überschreiten eines Schwellenwertes seitens der
Recheneinrichtung ein Alarmsignal erzeugt. Darüber hinaus sind anhand der durch die
Depolarisation gegebenen Richtungsänderung der Polarisationsrichtung des Lichtstrahls
weitere Informationen über den die Rauchpartikeln verursachenden Brand bestimmbar,
beispielsweise Brandursache, der die Rauchpartikel erzeugende brennende Stoff, oder
dergleichen.
[0012] In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein offenes Feuer
durch das Vorhandensein elektromagnetischer Strahlung bestimmter Wellenlängen, vorzugsweise
im Infrarot (IR)- und/oder Ultraviolett (UV)-Bereich erkannt. Vorteilhafterweise ist
die elektrooptische Einrichtung dabei im Bereich der jeweiligen Wellenlänge sensitiv.
[0013] Vorteilhafterweise wird ein Brand durch Erkennung von aufgrund z. B. eines Feuers
durch Hitzeentwicklung entstehenden Schlieren detektiert. Der Lichtstrahl wird durch
Schlieren von der Wegstrecke abgelenkt. Diese Ablenkung wird anhand des Vergleichs
seitens der Recheneinrichtung detektiert und ein Alarmsignal erzeugt, wenn ein bestimmter
Schwellenwert erreicht, unterschritten oder überstiegen wird. Vorteilhafterweise ist
durch die Ablenkung eine Änderung der Intensität des Lichtstrahls erfaßbar, welche
bei Erreichen, Unterschreiten oder Übersteigen eines bestimmten Schwellenwertes zur
Alarmsignalerzeugung seitens der Recheneinrichtung führt. Vorteilhafterweise erfolgt
die Schlierenerkennung in einer Hellfeld- oder einer Dunkelfeld-Anordnung.
[0014] Vorteilhafterweise ist der Lichtstrahl ein Strahl kollimierter elektromagnetischer
Strahlung, wobei der Strahl derart kollimiert ist, daß das Licht parallel verläuft.
Vorteilhafterweise weist der Lichtstrahl eine definierte Polarisationsrichtung auf.
Die Schwingungsrichtung der einzelnen Lichtwellenpakete des Lichtstrahls ist dabei
fest definiert. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der
Lichtstrahl kohärent, d.h. Licht einer einheitlichen Wellenlänge bzw. eines bestimmten
Wellenlängenbereichs. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird
der Lichtstrahl von einem Laser erzeugt, einer Lichtquelle mit hoher Kohärenz die
kollimierte Lichtstrahlen mit definierter Polarisationsrichtung bereitstellt.
[0015] In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der Lichtstrahl gepulst.
So lassen sich bei Synchronisierung des gepulsten Lichtstrahls mit der elektrooptischen
Einrichtung und der Recheneinrichtung Stör- und/oder Fremdlichteinflüsse vorteilhaft
ausschalten.
[0016] Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden als
elektrooptische Einrichtung neben Video-Kameras, welche Signale des Lichtstrahls in
Form von Bildern erfassen, die seitens der Recheneinrichtung gespeichert werden, auch
Strahlungssensoren für definierte Wellenlängen bzw. definierte Wellenlängenbereiche,
vorzugsweise Strahlungssensoren für elektromagnetische Strahlung im IR- und/oder UV-Bereich
verwendet.
[0017] Gemäß einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden seitens
der Recheneinrichtung mehrere elektrooptische Einrichtungen zur Erfassung von Signalen
des Lichtstrahls datentechnisch miteinander kombiniert, vorzugsweise derart, daß die
von den elektrooptischen Einrichtungen erfaßten Signale miteinander kombiniert und
anhand von seitens der Recheneinrichtung gespeicherten empirischen Datensätzen über
Rauch bei Erreichen, Übersteigen oder Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwertes
ein Alarmsignal erzeugt wird.
[0018] Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
- Fig. 1
- in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen
Systems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2
- in einer schematischen Darstellung eine Anordnung zur erfindungsgemäßen Aufweitung
des Lichtstrahls;
- Fig. 3
- in einer schematischen Darstellung eine Anordnung zur erfindungsgemäßen Schlierenerkennung
und
- Fig. 4
- in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens.
[0019] Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ansicht von oben auf einen zu
überwachenden Frachtraum 1. Die Lichtquelle 2 erzeugt einen kollimierten Lichtstrahl
3, 3' mit fester Polarisationsrichtung, welcher über Umlenkspiegel 4 nach Bedarf über
eine vorbestimmte Wegstrecke durch den Frachtraum 3 geleitet wird. Die Wegstrecke
des Lichtstrahls 3, 3' ist über die Umlenkspiegel 4 individuell an die Bedürfnisse
des zu überwachenden Frachtraums 1 hinsichtlich räumlichen Begebenheiten und Art und
Position der Fracht im Frachtraum 1 anpaßbar. Vorliegend verläuft die Wegstrecke des
Lichtstrahls 3, 3' vorteilhaft im Bereich der Decke des Frachtraums 1. In der Regel
im Falle eines Brandes nach oben steigender und damit in die Wegstrecke des Lichtstrahls
reichender Rauch ist so einfach zu detektieren. Darüber hinaus ist so sichergestellt,
daß im Frachtraum gelagerte Fracht die Wegstrecke des Lichtstrahls 3, 3' nicht behindert.
Die Wegstrecke des Lichtstrahls 3, 3' ist jedoch mit Umlenkspiegel 4 auch derart vorbestimmbar,
daß diese quer durch den Frachtraum 1 verläuft.
[0020] Am von der Lichtquelle 2 entfernten Ende der Wegstrecke des Lichtstrahls 3, 3' ist
eine elektrooptische Einrichtung 5 zur Erfassung von Signalen des Lichtstrahls 3,
3', vorliegend eine Video-Kamera, angeordnet. Vor der Kamera 5 ist ein halbdurchlässiger
Spiegel 8 angeordnet, über welchen der Lichtstrahl 3, 3' teilweise umgelenkt wird
in den in Fig. 1 punktiert dargestellten Lichtstrahl 11. Der Lichtstrahl 11 wird durch
einen Analysator 9 einer weiteren elektrooptischen Einrichtung 10, vorliegend einem
Strahlungssensor, zugeführt. Eine weitere elektrooptische Einrichtung 6, vorliegend
eine Video-Kamera, ist derart im Frachtraum 1 angeordnet, daß die Wegstrecke des Lichtstrahls
3, 3' wenigstens teilweise in deren Sichtbereich liegt, welcher durch die mit dem
Bezugszeichen 7 gekennzeichneten Linien begrenzt ist. Weiter weist das Detektionssystem
gemäß der vorliegenden Erfindung eine weitere elektrooptische Einrichtung 12, vorliegend
einen Strahlungssensor, auf, welcher in seinem Sichtbereich von den mit 7' gekennzeichneten
Linien begrenzt wird und zur Erfassung von elektromagnetischer Strahlung im IR- und
UV-Bereich dient. Die Begrenzungslinien 7' der elektrooptischen Einrichtung 12 beschreiben
dabei ebenso wie die den Sichtbereich der elektrooptischen Einrichtung 6 begrenzenden
Linien 7 die Ränder eines bei Bedarf in den Frachtraum 1 ragenden Rotationskörpers.
[0021] Veränderungen der optischen Eigenschaften des Lichtstrahls 3, 3' verursacht durch
Aerosol- bzw. Rauchpartikel oder Schlieren durch Wärme, verursacht durch einen möglichen
Brand im Frachtraum 1, werden von den elektrooptischen Einrichtungen 5, 6, 10 und
12 wie folgt erfaßt und von der in Fig. 1 nicht dargestellten, mit den elektrooptischen
Einrichtungen 5, 6, 10 und 12 kommunikativ verbundenen Recheneinrichtung ausgewertet.
Die von den elektrooptischen Einrichtungen 5, 6, 10 und 12 erfaßten Signale bzw. Bilder
werden seitens der Recheneinrichtung in einer Datenbank gespeichert. Die jeweils aktuell
erfaßten Signale werden dabei seitens der Recheneinrichtung mit den gespeicherten
zuvor erfaßten Signalen verglichen. Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit der Detektion
werden vorteilhafterweise die im Rahmen des Vergleichs festgestellten Abweichungen
ebenfalls seitens der Recheneinrichtung gespeichert und anhand des zeitlichen Verlaufs
der gespeicherten Abweichungen Informationen über Rauch und/oder Feuer im Frachtraum
1 generiert.
[0022] Durch einen Brand verursachte Aerosol- bzw. Rauchpartikel gelangen in die Wegstrecke
des Lichtstrahls 3, 3' und verursachen diffuse Streuung von Licht an den Aersol- bzw.
Rauchpartikeln, Absorption von Licht durch die Rauch- bzw. Aerosolpartikel sowie eine
Depolarisation des Lichtstrahls 3, 3' durch Mehrfachreflektionen an Rauch- bzw. Aerosolpartikeln.
Durch Streuungen und Mehrfachreflektionen des Lichtstrahls an den Aerosol- bzw. Rauchpartikeln
wird der Querschnitt des Lichtstrahls 3, 3' vergrößert. Diese Querschnittsvergrößerung
wird anhand des Vergleichs der von der elektrooptischen Einrichtung 5 aktuell erfaßten
Bildsignale mit den zu einem vorhergehenden Zeitpunkt von der elektrooptischen Einrichtung
5 erfaßten und seitens der Recheneinrichtung gespeicherten Signale erfaßt. Überschreitet
die Querschnittsvergrößerung einen vorgegebenen Schwellenwert, wird seitens der Recheneinrichtung
ein Alarmsignal erzeugt, welches anschließend zur Anzeige gebracht wird, beispielsweise
um Schutz- und/oder Hilfsmaßnahmen einzuleiten. Vorteilhafterweise wird mit dem Schwellenwert
eine zeitliche Änderung der Querschnittsvergrößerung berücksichtigt, welche vorteilhafterweise
im Rahmen eines zweiten Schwellenwertes zur Alarmsignalerzeugung verwendet wird und
die Zuverlässigkeit der Detektion von Rauch und/oder Feuer weiter erhöht.
[0023] Weiter wird anhand der von der elektrooptischen Einrichtung 5 erfaßten Signale seitens
der Recheneinrichtung im Rahmen des Vergleichs eine Abschwächung der Leuchtdichte
des Lichtstrahls 3, 3' wegen Lichtabsorption durch Aerosol- bzw. Rauchpartikel detektiert
und bei Unterschreitung eines Schwellenwertes ein Alarmsignal erzeugt. Vorteilhafterweise
wird seitens der Recheneinrichtung auch die Abschwächung der Leuchtdichte durch Absorption
mit einem weiteren zeitabhängigen Schwellenwert kombiniert, um die Zuverlässigkeit
der Detektion zu erhöhen.
[0024] Die von der elektrooptischen Einrichtung 10 erfaßten Signale des von dem Lichtstrahl
3, 3' entkoppelten Lichtstrahls 11 geben Aufschluß über eine durch Mehrfachreflexionen
an Aerosol- bzw. Rauchpartikeln erfolgte Depolarisation des polarisierten Lichtstrahls
3, 3' bzw. 11. Der Analysator 9 vor der elektrooptischen Einrichtung 10 ist dabei
derart eingestellt, daß ohne Depolarisation durch Aerosol- bzw. Rauchpartikel hinter
dem Analysator 9 kein Signal des Lichtstrahls 3, 3' bzw. 11 erfaßbar ist. Die Polarisationsrichtung
des Analysators 9 ist dabei senkrecht zu der Polarisationsrichtung des von der Lichtquelle
2 gelieferten Lichtstrahls 3, 3' bzw. 11. Durch Aerosol- bzw. Rauchpartikel aufgrund
von Mehrfachreflexionen gegebene Depolarisationseffekte des Lichtstrahls 3, 3' weisen
eine Polarisationsrichtung auf, welche den Analysator durchqueren bzw. passieren kann.
Bei Erfassung eines Signals mittels der elektrooptischen Einrichtung 10 ist dies somit
ein Indiz dafür, daß der Lichtstrahl 3, 3' bzw. 11 durch Aerosol- bzw. Rauchpartikel
in seiner Polarisationsrichtung verändert wurde. Vorteilhaft werden die von der elektrooptischen
Einrichtung 10 erfaßten Signale des Lichtstrahls 11 hinsichtlich Form, Art, Intensität
und/oder Lage erfaßt und bei Überschreiten, Erreichen oder Unterschreiten eines Schwellenwertes
seitens der Recheneinrichtung ein Alarmsignal erzeugt. Vorteilhafterweise werden seitens
der Recheneinrichtung erfaßte Abweichungen gespeichert und in Abhängigkeit der Zeit
nach Art einer Prognose ausgewertet.
[0025] Die elektrooptische Einrichtung 6 erfaßt durch Aerosol- bzw. Rauchpartikel entlang
der Wegstrecke des Lichtstrahls 3, 3' gestreute elektromagnetische Strahlung. Die
von der elektrooptischen Einrichtung 6 erfaßten Signale werden dabei entsprechend
der elektrooptischen Einrichtung 5 hinsichtlich Abweichung von Form, Art, Intensität
und/oder Lage ausgewertet und bei Erreichen eines Schwellenwertes der Abweichung seitens
der Recheneinrichtung ein Alarmsignal erzeugt. Die von der elektrooptischen Einrichtung
6 erfaßten Signale werden seitens der Recheneinrichtung gespeichert und vorteilhafterweise
für einen zeitabhängigen Schwellenwert zur Erzeugung eines Alarmsignals verwendet.
[0026] Die elektrooptische Einrichtung 12, vorliegend ein Strahlungssensor zur Erfassung
elektromagnetischer Strahlung im IR- und UV-Bereich im Frachtraum 1 dient zur direkten
Detektion von Feuer im Frachtraum 1. Seitens der Recheneinrichtung werden die von
der elektrooptischen Einrichtung 12 erfaßten Signale dabei ebenfalls nach Form, Art,
Intensität und/oder Lage ausgewertet, vorteilhafterweise in Abhängigkeit von Zeit
und Größe der Abweichungen anhand eines zeitabhängigen Schwellenwertes.
[0027] Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Aufweitung des Strahls 3 der Lichtquelle 2. Der von
der Lichtquelle 2 gelieferte kollimierte Lichtstrahl 3 mit fester Polarisationsrichtung
wird über eine aus zwei sammelnden optischen Systemen bestehende Aufweitungsoptik
13 zu dem Lichtstrahl 3' aufgeweitet. Dies ermöglicht eine genauere Erfassung von
Veränderungen des kollimierten Lichtstrahls 3', da Veränderungen der optischen Eigenschaften
durch Rauch und/oder Feuer im Frachtraum über einen größeren Querschnitt erfaßt und
besser quantifizierbar sind. Zur Unterdrückung unerwünschter Nebenstrahlung ist vor
der elektrooptischen Einrichtung 5 ein Sperrfilter 14 mit hoher selektiver Transmission
der Wellenlänge des Lichtstrahls 3', also der Wellenlänge der Licht- bzw. Strahlungsquelle
2, vorgeschaltet.
[0028] Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Anordnung zur Erfassung von Schlieren
durch Hitzeentwicklung. Der kollimierte Lichtstrahl 3' wird durch die Schlierenoptik
15 in eine Zwischenbildebene abgebildet, in der sich die Schlierenblenden 16 befinden.
Von dort erfolgt eine erneute Abbildung mit der Objektiv 17 der elektrooptischen Einrichtung
5, vorliegend einer Kamera. Sind auf der Wegstrecke des Lichtstrahls 3' zwischen Lichtquelle
2 und Schlierenoptik 15 durch Hitzeentwicklung gegebene Wärmeschlieren vorhanden,
so wird ein Teil des Lichtstrahls abgelenkt und trifft statt auf die Zwischenbildebene
auf die diese umgebenden Schlierenblenden 16. Der die Schlierenblenden 16 treffende
Teil des Lichtstrahls kann von der Kameraoptik 17 nicht mehr abgebildet werden. dadurch
tritt eine Verdunkelung des von der Kamera 5 aufgenommenen Bildes sowie eine Abbildung
der Schlieren auf. Unterschreitet die Abdunklung durch diesen Lichtverlust einen bestimmten
Helligkeits-Schwellwert, wird seitens der Recheneinrichtung ein Alarmsignal erzeugt,
entsprechend der Abdunklung bzw. Verdunkelung durch Streuung des Lichtstrahls an Aerosol-
bzw. Rauchpartikeln.
[0029] Fig. 4 zeigt in einem Blockdiagramm den prinzipiellen Ablauf des erfindungsgemäßen
Verfahrens. In dem mit 18 gekennzeichneten Verfahrensschritt werden mittels der elektrooptischen
Einrichtungen 5, 6, 10 und 12 Bilder bzw. Signale erfaßt und seitens der Recheneinrichtung
gespeichert, wie in Fig. 4 mit den mit 19 gekennzeichneten Pfeil dargestellt. Seitens
der Recheneinrichtung werden die erfaßten Bilder und Signale nach Helligkeit, Polarisation,
Strahlaufweitung, spezifischer Strahlung und Schlieren ausgewertet, wie in Fig. 4
mit dem mit 20 gekennzeichneten Verfahrensschritt dargestellt. Das Ergebnis der Auswertung
wird zur Bestimmung von Abweichungen vom Normalzustand in einem Vergleich 22 seitens
eines von der Recheneinrichtung durchgeführten Vergleichsalgorithmus zugeführt, wie
anhand des in Fig. 4 mit 21 gekennzeichneten Pfeils dargestellt. Sofern keine Abweichung
vom Normalzustand, d.h. im brandfreien Fall, vorliegt, wird im Rahmen der seitens
der Recheneinrichtung laufenden Algorithmus über den mit 23 gekennzeichneten Pfeil
zu dem Verfahrensschritt 18 zur Aufnahme von Bildern bzw. Signalen mittels der elektrooptischen
Einrichtungen 5, 6, 10 und 12 zurückgekehrt und die Verfahrensschritte 18 bis 22 wiederholt.
Im Falle von Abweichungen vom Normalzustand, also im Falle eines Brandes, wird aus
den ermittelten Abweichungen ein Alarmsignal erzeugt, welches über den mit 24 gekennzeichneten
Pfeil einer Alarmmeldeeinrichtung zugeführt wird, welcher ein entsprechendes Alarmsignal
zur Einleitung von Schutz- und/oder Hilfsmaßnahmen zur Anzeige bringt.
[0030] Die in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele dienen lediglich der Erläuterung
der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.
Bezugszeichenliste
[0031]
- 1
- Frachtraum
- 2
- Lichtquelle
- 3, 3'
- Lichtstrahl
- 4
- Umlenkspiegel
- 5
- elektrooptische Einrichtung
- 6
- elektrooptische Einrichtung
- 7, 7'
- Sichtbereichsbegrenzung
- 8
- halbdurchlässiger Spiegel
- 9
- Analysator
- 10
- elektrooptische Einrichtung
- 11
- Lichtstrahl (Seitenarm)
- 12
- elektrooptische Einrichtung
- 13
- Aufweitungsoptik
- 14
- Filter
- 15
- Schlierenoptik
- 16
- Schlierenblenden (Hellfeldmethode)
- 17
- Objektiv (elektrooptische Einrichtung 5)
- 18
- Verfahrensschritt ("Aufnahme eines Bildes/Signals")
- 19
- Speicherung (Bild/Signal)
- 20
- Auswertung
- 21
- Zuführung (Signalvergleich)
- 22
- Vergleich "Abweichung vom Normalzustand"
- 23
- Wiederholung des Verfahrens (keine Abweichung vom Normalzustand)
- 24
- Alarmsignal
- 25
- Alarmanzeige
1. Verfahren zur Erkennung von Bränden in Räumen, insbesondere Frachträumen, Verkaufsräumen
oder dergleichen, wobei elektromagnetische Strahlung (3) über eine vorbestimmte Wegstrecke
durch einen zu überwachenden Raum geleitet und dabei wenigstens einer elektrooptischen
Einrichtung (5, 6, 10, 12) zur Erfassung von optischen Signalen zugeführt wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß seitens einer mit der elektrooptischen Einrichtung (5, 6, 10, 12) kommunikativ verbundenen
Recheneinrichtung anhand wenigstens eines Vergleiches von von der elektrooptischen
Einrichtung (5, 6, 10, 12) erfaßten Signalen der elektromagnetischen Strahlung (3)
mit gespeicherten Signalen der elektromagnetischen Strahlung Abweichungen von Form
und/oder Art und/oder Intensität und/oder Lage der elektromagnetischen Strahlung (3)
bestimmt und bei Erreichen, Unterschreiten oder Übersteigen wenigstens eines vorbestimmbaren
Schwellenwertes ein Alarmsignal erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Alarmsignal zur Anzeige gebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung ein Lichtstrahl (3, 3', 11) ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung ein Strahl parallel verlaufender elektromagnetischer
Strahlung ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung von einem Laser erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung aufgeweitet wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die elektromagnetische Strahlung eine definierte Polarisationsrichtung aufweist.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß diffuse Streuung von elektromagnetischer Strahlung an Rauchpartikeln ausgewertet
wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß de Absorption von elektromagnetischer Strahlung durch Rauchpartikel ausgewertet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Depolarisation von elektromagnetischer Strahlung durch Rauch aufgewertet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmeschlieren detektiert und ausgewertet werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß elektromagnetische Strahlung eines Brandherdes detektiert und ausgewertet wird.
13. System zur Erkennung von Bränden in Räumen, insbesondere Frachträumen, Verkaufsräumen,
Lagerräumen oder dergleichen, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche
1 bis 12, umfassend eine Lichtquelle (2) zur Erzeugung eines Lichtstrahls (3), wenigstens
eine elektrooptische Einrichtung (5, 6, 10, 12) zur Erfassung von optischen Signalen
und eine mit der elektrooptischen Einrichtung (5, 6, 10, 12) kommunikativ verbundene
Recheneinrichtung zur Signalauswertung.
14. System nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch wenigstens einen Umlenkspiegel (4) zum Leiten des von der Lichtquelle (2) erzeugten
Lichtstrahls (3) über eine vorbestimmte Wegstrecke zur elektrooptischen Einrichtung
(5, 6, 10, 12).
15. System nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Einrichtung (5, 6) eine Video-Kamera ist.
16. System nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrooptische Einrichtung (10, 12) ein Strahlungssensor ist.
17. System nach einem der Ansprüche 13 bis 16, gekennzeichnet durch eine im Bereich des Ausgangs der Lichtquelle (2) angeordnete Aufweitungsoptik (13)
zur Erzeugung eines parallel verlaufenden Lichtstrahls (3').
18. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vor der elektrooptischen Einrichtung (5, 6, 10, 12) angeordnete Schlierenoptik
(15) und Schlierenblenden (16).
19. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein vor der elektrooptischen Einrichtung (5, 6, 10, 12) angeordnetes Sperrfilter
(14).
20. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegstrecke im Bereich der Decke des Frachtraums (1) verlaufend angeordnet ist.